核爆压裂(V1.0)讲解.ppt

核爆采油概况 * 核爆炸采油调研 根据苏联经验，核能强化开采油气特别适用于低渗透储层和非均质碳酸盐岩储层，据估计，最终采收率提高幅度不小于40 %； 美国和前苏联的试验结果显示 ，用核爆炸来提高采收率是可行的，但两者皆为获得工业应用； 该工艺仅处于实验研究阶段，且目前处于停滞状态。 * 核爆炸采油调研 前苏联： 具不同孔隙度和渗透率的非常坚硬的碳酸盐岩油气田； 油气藏的深度和核爆炸的深度均不超过1.5Km；爆炸装置的威力为3—15Kt； 美国： 孔隙度和渗透率较低的非常坚硬的陆源岩石的气田中进行的； 爆炸所在的深度很大，达2.5Km，炸药威力为29---43Kt； 核爆采油概况 核爆采油概况 * 核爆炸采油调研 GB-ER： 核爆装置井 井深4350ft，20in套管 井筒填砂水泥固封，电缆引爆 GB1、GB2、GB3 检测井，裸眼完井 井深4164ft，20in套管 核爆采油原理 * 核爆炸采油调研 极高温度、极压力 围岩被汽化→ 球状空穴 极强大压缩激波 空穴膨胀压力=岩石静压→停止膨胀 复杂缝网 激波持续传递能量 岩石蒸汽凝析→聚集空穴底部 空穴压力下降→顶盖崩落→形成囱道→支撑 地下核爆现象： 核爆采油原理 * 核爆炸采油调研 破裂（机械作用） 加热（热作用） 放射（化学作用） 地震（应力波作用） 核爆炸所产生的巨大“囱道”式洞穴和相连的裂缝系统 * 核爆炸采油调研 破裂（机械作用） 周围孔隙环境遭受了机械改造； 中央带（I带）：辐射状和切向的宏观裂隙系发育。该带由于切割裂隙丰富，其岩石处于不稳定状态，这就导致它们坍塌成爆炸带，而流体的传导率却很高，有利于流体和气体分流并有利于流体和固态悬浮物聚集； 过渡带（II带）：岩石遭受残留变形的圈层。其岩石处于应力状态，使钻井受到静态挤压，并使大的孔隙和裂隙加速形成。 外带（III带）：该带只形成个别辐射状微裂隙,亦即岩石的变形几乎保持不变。 核爆采油原理 * 核爆炸采油调研 核爆采油原理 不同岩性对洞穴半径的影响 不同岩性产生的洞穴形态不同 不同爆炸当量产生的洞穴半径不同 洞穴半径与埋深、含水成反比 核爆采油原理 * 核爆炸采油调研 裂缝渗透性空间变化 局部地质现象对渗透性增大的空间分布的最终格局有显著影响 渗透性的增加大部分来自微裂缝作用 花岗岩 花岗岩 挥发岩 页岩及砂岩 核爆采油原理 * 核爆炸采油调研 裂缝与原始渗透率 同一核爆当量下，原始渗透率越高最终采收率越高 在水驱油藏中形成的未能控制的裂缝对最终采收率没有影响（裂缝水窜通道） 原始渗透率过低仍不能增产（合理范围0.1—1.0毫达西） 保持裂缝足够的开启度（储层过深不能增产） 核爆采油原理 * 核爆炸采油调研 加热（热作用） 局部转化成残余热能的有效能量取决于包容程度，包容比较完整，核能转化为热能可达90—95% 炸后4-6个月，炸心实测温度80—90℃（2.0Rc） 长时间尺度来看，在破裂半径内平均升温不 到 1℃ ，破碎带升温仅 5℃ ，温度对提高采收率的作用不大。 核爆采油原理 * 核爆炸采油调研 放射（化学作用） 洞穴周围岩石裂缝中的放射性并不强 熔岩在洞穴形成前就已嵌入岩石裂缝 从洞穴顶部坍塌下的碎石覆盖在穴底的放射性熔岩上 固体放射性核素封存于空穴锅底几乎完全不会溶解的玻璃体（95%--98%） 水系所造成的位势及流动梯度使其回填到囱道中（稳定的电极化） 核爆采油原理 * 核爆炸采油调研 挥发性原子核扩散至裂缝 对流作用，形成囱道的过程中，很小一部分滞后散入大气 人遭受辐射的增量等于天然背景下的放射性的1%（氚超标） 对地下水的污染是潜在的祸患（爆点附近无水系） 核爆采油原理 * 核爆炸采油调研 天然气组分改变 核爆采油原理 * 核爆炸采油调研 地震（应力波作用） 地下核爆所释放的巨大能量只有一小部分转化为地震能量 30kt当量的核爆 炸有0.1% 的能量转化为地震能,只相当于大约 3.7 级地震（0.01% --- 1% 转化为地震能）。 实际爆炸当量为29Kt，一口离爆心133m的井受到塌害，另一口800m的井未受损。 抗压强度 抗拉及剪切强度 弹性模量及泊松比 经济权衡 * 核爆炸采油调研 前苏联： 实验前4年内，每月平均递减率为2.5%，试验后不超过0.75%，油藏经济寿命延长12年。 经济权衡 * 核爆炸采油调研 美国： A油藏增产近700万桶，占现有地下原油储量的9%，比原始预计的采收率提高了35% 还本率55—60%，现值利润在 15%的折扣下接近380% 工艺应用范围 * 核爆炸采油调研 产层净厚度至少60m 预期的囱道高度加上90—150m厚的上覆岩作为缓冲 安全最小深度为300m，获得有效渗透率的最大深度为2500m 核爆采油实